元件安装的制造方法
元件安装的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种元件安装机(1)，在使元件安装头(52)移动并对其进行拍摄时，防止同时对拍摄基准部(5M)和吸附元件(PA)进行拍摄的光学系统与吸附元件(PA)发生干扰，并且使元件安装头(52)轻量化。本发明的元件安装头(1)中，吸附元件位置检测装置(6)具备：设于元件安装机(1)的基台(8)侧(箭头Z1方向侧)并具有拍摄元件(611)和透镜(612)的拍摄部(61)；及变更连结拍摄元件(611)、透镜(612)及拍摄基准部(5M)的第一光路(OP1)的焦点位置(FP1)的第一折射部件(62)。第一折射部件(62)设于比连结拍摄元件(611)、透镜(612)及吸附元件(PA)的第二光路(OP2)的焦点位置(FP2)低的位置上且设于基台(8)侧(箭头Z1方向侧)。
【专利说明】元件安装机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种能够同时拍摄设于元件安装头上的拍摄基准部和由吸嘴吸附的吸附元件并检测吸附元件相对于拍摄基准部的位置的元件安装机。
【背景技术】
[0002]在元件安装机中，同时拍摄设于元件安装头上的拍摄基准部和吸附元件，根据所拍摄的图像来检测吸附元件的位置偏差、角度偏差。并且，基于位置偏差、角度偏差的检测结果来校正吸附元件的安装位置。
[0003]另外，在元件安装机中，由于缩短元件安装所需的生产节拍时间，实现了元件安装头的移动速度的高速化。当元件安装头的移动速度高速时，拍摄时的曝光时间缩短，所以需要打开相机的光圈，增大相机的受光量。但是，当打开相机部的光圈时，相机的被摄界域深度变浅，使焦点对准拍摄基准部和吸附元件两方比较困难。这在同时拍摄厚度不同的吸附元件的情况下也同样。
[0004]作为与该课题相关的发明，已知有例如专利文献I和专利文献2记载的发明。专利文献I记载的位置检测装置在比由吸管吸附的元件靠上方的安装头侧设置位置标记装置和光学成像装置，在元件的附近设置磨砂玻璃。并且，经由光学成像装置在磨砂玻璃上投影位置标记装置，对位置标记装置和元件进行拍摄。
[0005]专利文献2记载的第一发明的表面安装机在比相机的焦点位置高的位置设有基准标记和透镜，透镜能够将相机的焦点位置向上方延伸至基准标记的高度。另外，专利文献2记载的第二发明的表面安装机中，使相机的焦点对准基准标记的透镜设于相机侧，并设有在基准标记通过相机的上方时使透镜向相机的拍摄范围内移动、且在安装用元件通过相机的上方时使透镜退到相机的拍摄范围外的促动器。另外，专利文献2记载的相机中，作为拍摄元件使用CCD线性传感器，能够一维地拍摄安装用元件、基准标记。
[0006]专利文献1:日本特表2001 - 518723号公报
[0007]专利文献2:日本特开2005 - 197564号公报
[0008]但是，在专利文献I记载的发明中，光学成像装置设于安装头侧，安装头的结构复杂，安装头大型化、沉重。另外，在安装头移动时，光学成像装置、磨砂玻璃有可能与元件发生干扰。前者对于专利文献2记载的第一发明也同样。
[0009]专利文献2记载的第二发明通过促动器使透镜移动到相机的拍摄范围内或拍摄范围外，无法同时拍摄基准标记和安装用元件。另外，在专利文献2记载的第二发明中，随着具备基准标记的头单元的移动，需要驱动促动器，控制复杂。
[0010]另外，专利文献2记载的相机由于作为拍摄元件使用CCD线性传感器，所以无法进行二维拍摄。例如，在回转头中，在与轴线同心的圆周上以能够转动的方式保持有多个吸嘴，在各吸嘴上分别吸附保持安装用元件。在这种情况下，在CCD线性传感器中，无法同时拍摄基准标记和多个安装用元件。
【发明内容】
[0011]本发明是鉴于上述问题而作出的，其课题在于提供一种元件安装机，在使元件安装头移动并对其进行拍摄时，能够防止同时对拍摄基准部和吸附元件进行拍摄的光学系统与吸附元件发生干扰，并且使元件安装头轻量化。
[0012]第一方案记载的元件安装机具备:元件安装头，具有吸附元件并将该元件安装在基板上的吸嘴；及吸附元件位置检测装置，同时拍摄设于上述元件安装头上的拍摄基准部和吸附在上述吸嘴上的吸附元件，检测上述吸附元件相对于上述拍摄基准部的位置，上述元件安装机的特征在于，上述吸附元件位置检测装置具备:拍摄部，设于上述元件安装机的基台侧并具有拍摄元件和透镜；及第一折射部件，变更连结上述拍摄元件、上述透镜和上述拍摄基准部的第一光路的焦点位置，上述第一折射部件与连结上述拍摄元件、上述透镜和上述吸附元件的第二光路的焦点位置相比设于低位置且设于上述基台侧。
[0013]第二方案记载的元件安装机在第一方案记载的元件安装机的基础上，上述吸附元件位置检测装置具备变更上述第二光路的焦点位置的第二折射部件，上述第二折射部件与上述第二光路的焦点位置相比设于低位置且设于上述基台侧。
[0014]第三方案记载的元件安装机在第二方案记载的元件安装机的基础上，上述元件安装头是将多个上述吸嘴在与轴线同心的圆周上以能够转动的方式进行保持的回转头，根据上述圆周的直径不同的多个上述元件安装头的上述吸附元件的高度，以同心圆状配置有多个上述第二折射部件。
[0015]第四方案记载的元件安装机在第一至第三方案中的任一方案记载的元件安装机的基础上，上述吸附元件位置检测装置具备对上述拍摄基准部和上述吸附元件照射光的光源，上述第一折射部件与上述光源相比设于上述拍摄部侧。
[0016]第五方案记载的元件安装机在第一至第四方案中的任一方案记载的元件安装机的基础上，上述吸附元件位置检测装置具备对上述拍摄基准部和上述吸附元件照射光的光源，上述拍摄部以从上述光源照射并由上述拍摄基准部和上述吸附元件反射的反射光中的、主要与上述元件安装机的高度方向平行的光到达上述拍摄元件的方式设定光圈。
[0017]发明效果
[0018]根据第一方案记载的元件安装机，吸附元件位置检测装置具备变更连结拍摄元件、透镜和拍摄基准部的第一光路的焦点位置的第一折射部件。因此，能够变更对于配置在与吸附元件不同的高度上的拍摄基准部的第一光路的焦点位置，能够使焦点对准拍摄基准部和吸附元件两方。另外，第一折射部件由于设于比连结拍摄元件、透镜和吸附元件的第二光路的焦点位置低的位置上，所以在一边使元件安装头移动一边对其进行拍摄时，第一折射部件和吸附元件不会发生干扰。因此，不需要设置避免第一折射部件和吸附元件发生干扰的机构，能够使吸附元件位置检测装置小型化。另外，第一折射部件由于设于元件安装机的基台侧，所以与在元件安装头侧设置第一折射部件的情况相比，能够简化元件安装头的结构，能够使元件安装头轻量化。
[0019]根据第二方案记载的元件安装机，由于吸附元件位置检测装置具备变更第二光路的焦点位置的第二折射部件，所以能够根据吸附元件的高度来变更第二光路的焦点位置。另外，第二折射部件由于设于比第二光路的焦点位置低的位置上且设于基台侧，所以能够得到与在第一折射部件中已述的效果相同的效果。
[0020]根据第三方案记载的元件安装机，根据吸嘴转动的圆周的直径不同的多个元件安装头的吸附元件的高度，以同心圆状配置有多个第二折射部件。因此，能够根据各元件安装头的吸附元件的高度分别设定第二光路的焦点位置，不需要每次更换元件安装头时即更换第二折射部件，能够实现作业工时的削减。
[0021]根据第四方案记载的元件安装机，第一折射部件设于比对拍摄基准部和吸附元件照射光的光源靠拍摄部侧的位置上。因此，能够防止从光源照射的光直接被引导至第一折射部件上而由第一折射部件反射。因此，能够防止由于反射光而给拍摄基准部和吸附元件的拍摄带来不良影响。
[0022]根据第五方案记载的元件安装机，上述拍摄部以从光源照射并由拍摄基准部和吸附元件反射的反射光中的、主要与元件安装机的高度方向平行的光到达拍摄元件的方式设定光圈。因此，能够抑制拍摄基准部和吸附元件的拍摄图像中产生重影，能够防止拍摄基准部和吸附元件的位置识别时的误识别。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是表示元件安装机的一例的立体图。
[0024]图2是示意性地表示吸附元件位置检测装置的一例的结构图。
[0025]图3是说明第一折射部件的有无所引起的光路长度变化的说明图。
[0026]图4是表示三个第二折射部件以同心圆状配置的状态的俯视图。
[0027]图5是说明反射光的透过和拍摄部的光圈的关系的说明图。
【具体实施方式】
[0028]以下，基于【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。各图为概念图，并未限定至细节结构的尺寸。
[0029](I)元件安装机
[0030]图1是表示元件安装机的一例的立体图。在该图中，将基板的搬运方向称为横向(箭头X方向)，将在水平面内与横向(箭头X方向)正交的方向称为纵向(箭头Y方向)。另外，将水平面的法线方向称为高度方向(箭头Z方向)。元件安装机I具有基板搬运装置
3、元件供给装置4、元件移载装置5、吸附元件位置检测装置6及控制装置7，这些装置组装在基台8上。另外，基台8以能够相对于系统基座2向纵向(箭头Y方向)移动的方式架装。
[0031]基板搬运装置3将基板相对于安装位置搬入搬出。基板搬运装置3配置在元件安装机I的纵向(箭头Y方向)的中央附近，是并排设有第一搬运装置31和第二搬运装置32的所谓双输送机型的搬运装置。第一搬运装置31具有在基台8上与横向(箭头X方向)平行地并排设置的一对导轨和由一对导轨引导而载置并搬运基板的一对传送带。另外，在第一搬运装置31上设置有将搬运至安装位置的基板从基台8侧推起并定位的未图示的夹紧装置。第二搬运装置32具有与第一搬运装置31相同的结构。
[0032]元件供给装置4设于元件安装机I的纵向(箭头Y方向)的前部(该图的纸面左方侧)，盒式的多个供料器41能够拆装地安装在供料器保持架上。供料器41具有:供料器主体42 ;能够旋转且能够拆装地安装在供料器主体42上的供给带盘43 ;及设于供料器主体42的前端侧(偏向元件安装机I的中央)的元件供给部44。供给带盘43是供给元件的媒体，卷绕有以一定的间隔保持了预定个数的元件的未图示的载带。载带的前端被拉出至元件供给部44，对应各载带供给不同的元件。供料器41例如能够供给芯片元件等比较小型的元件。
[0033]元件移载装置5从元件供给装置4吸附元件，并将元件安装在搬入到安装位置的基板上。元件移载装置5是能够向横向(箭头X方向)和纵向(箭头Y方向)移动的所谓XY机器人型的移载装置。元件移载装置5从元件安装机I的纵向(箭头Y方向)的后部(该图的纸面右方深侧)配置到前部(该图的纸面左方近前侧)的元件供给装置4的上方。元件移载装置5具有头驱动机构51和元件安装头52。
[0034]头驱动机构51能够向横向(箭头X方向)和纵向(箭头Y方向)驱动元件安装头52。元件安装头52具有多个吸嘴53，由吸嘴53的前端部分别吸附元件，将元件安装在搬入到安装位置的基板上。另外，能够由第一搬运装置31和第二搬运装置32交替地搬入和搬出基板，由元件移载装置5交替地进行元件的安装。
[0035]在元件供给装置4和基板搬运装置3之间的基台8上设置有检测元件的保持位置的吸附元件位置检测装置6。吸附元件位置检测装置6能够检测由吸嘴53吸附的元件(以下称作吸附元件PA)的位置偏差和角度偏差。位置偏差和角度偏差的检测结果能够在校正吸附元件PA的安装位置时使用。吸附元件位置检测装置6的详细情况在后面论述。
[0036]元件安装机I能够由配置在罩前侧上部的控制装置7控制。控制装置7具有未图示的CPU和存储器，通过执行存储在存储器中的元件安装程序，能够驱动元件安装机I。即，控制装置7基于元件安装程序来驱动基板搬运装置3、元件供给装置4、元件移载装置5和吸附元件位置检测装置6，而将元件安装在基板上。
[0037]首先，头驱动机构51进行驱动，元件安装头52移动到元件供给装置4。然后，多个吸嘴53分别吸附元件。当元件吸附于全部吸嘴53上时，头驱动机构51进行驱动，元件安装头52移动。当元件安装头52到达吸附元件位置检测装置6上时，同时拍摄后述的拍摄基准部5M和吸附元件PA。之后，元件安装头52移动到定位在预定位置的基板上。这时，元件安装头52基于由吸附元件位置检测装置6检测出的位置偏差和角度偏差来校正移动位置。然后，元件安装头52将元件安装在基板上，最后返回到元件供给装置4。元件安装机I通过反复进行该一连串的动作，能够将多个元件安装在基板上。
[0038](2)吸附元件位置检测装置
[0039]吸附元件位置检测装置6同时拍摄设于元件安装头52上的拍摄基准部5M和由吸嘴53吸附的吸附元件PA，检测吸附元件PA相对于拍摄基准部5M的位置。图2是示意性地表示吸附元件位置检测装置的一例的结构图。在该图中，元件安装头52作为吸嘴53转动的圆周的直径不同的两个元件安装头52a、52d而合并记载。另外，将元件安装头52a的吸嘴53记作吸嘴531，将由吸嘴531吸附的吸附元件PA记作吸附元件PAl。同样地，将元件安装头52d的吸嘴53记作吸嘴534，将由吸嘴534吸附的吸附元件PA记作吸附元件PA2。另夕卜，在本说明书中，作为吸附元件PA，基于不确定吸附元件PA1、PA2的情况适当进行说明。
[0040]拍摄基准部5M是反射从光源64照射的光的反射部件，多个(例如4个)拍摄基准部5M在横向(箭头X方向)和纵向(箭头Y方向)上隔开预定间隔地配置。如图2所示，拍摄基准部5M设于元件安装头52a、52d的外周侧，并且在高度方向(箭头Z方向)上设于吸附元件PA1、PA2的上方。由此，元件安装头52a、52d在基板上移动时，能够防止已经安装的其他元件和拍摄基准部5M发生干扰。吸附元件位置检测装置6具备拍摄部61、第一折射部件62、第二折射部件63、光源64及图像处理部65。另外，图像处理部65也能够设于控制装置7上。
[0041](拍摄部61)
[0042]拍摄部61设于图1所示的元件安装机I的基台8侧(图2所示的箭头Zl方向侧)。拍摄部61例如能够使用公知的CCD相机或CMOS相机，拍摄部61具有拍摄元件611、透镜612和光圈613。在CXD相机的情况下，拍摄元件611是电荷耦合元件(CXD)，在CMOS相机的情况下，拍摄元件611是互补金属氧化物半导体(CMOS)。
[0043]拍摄元件611是二维图像传感器，由以平面状配置的多个受光元件构成。由此，拍摄部61具有二维视野。因此，拍摄部61能够在同一视野中捕捉拍摄基准部5M和分别吸附保持在转动的多个吸嘴531上的吸附元件PA1，能够同时拍摄拍摄基准部5M和吸附元件PAl0另外，这些情况不限于吸附元件PA1，对其他吸附元件PA也同样。
[0044]透镜612能够使用公知的聚光用透镜，将凸透镜和凹透镜进行多个组合，也能够构成光学系统。例如，透镜612也能够使用降低了球面像差的非球面透镜或减少光的色散而降低了色差的低色散透镜。另外，以透镜612的焦点与吸附元件PAl —致的方式设定了透镜612的焦点距离。另外，吸附元件PAl处于吸附元件PA中高度方向(箭头Z方向)的位置(高度)最低的位置。
[0045](第一折射部件62)
[0046]第一折射部件62是变更第一光路OPl的焦点位置FPl的折射部件，例如能够使用圆柱状的光学玻璃。第一折射部件62只要能够变更第一光路OPl的焦点距离FPl即可，除了玻璃以外，也能够使用基于塑料、萤石、非球面透镜的各种透镜等。
[0047]第一光路OPl是指连结拍摄元件611、透镜612和拍摄基准部5M的光路。如图2所示，当光从光源64照射到拍摄基准部5M时(箭头L10)，由拍摄基准部5M反射的反射光透过第一折射部件62和透镜612，到达拍摄元件611。在该图中，由箭头Lll?L13示意性地表示第一光路0P1。另外，将第一光路OPl的焦点中的拍摄基准部5M侧的焦点位置记作第一光路OPl的焦点位置FP1，将拍摄元件611侧的焦点位置记作焦点位置FP0。在吸附元件位置检测装置6中，将焦点位置FPO作为高度方向(箭头Z方向)的基准位置。
[0048]第一折射部件62设于比第二光路0P2的焦点位置FP2低的位置上且设于基台8侧(箭头Zl方向侧)。在本实施方式中，第一折射部件62载置于透镜612的外周侧。第二光路0P2是指连结拍摄元件611、透镜612和吸附元件PAl的光路。如该图所示，当光从光源64照射到吸附元件PAl时(箭头L20)，由吸附元件PAl反射的反射光透过透镜612而到达拍摄元件611。在该图中，由箭头L21?L22示意性地表示第二光路0P2。另外，将第二光路0P2的焦点中的吸附元件PAl侧的焦点位置记作第二光路0P2的焦点位置FP2。另夕卜，拍摄元件611侧的焦点位置与焦点位置FPO相同。
[0049]图3是说明第一折射部件62的有无所引起的光路长度0L11、0L12的变化的说明图。虚线L41表不在拍摄基准部5M与透镜612之间未配置第一折射部件62的情况的光路，实线L42表示在拍摄基准部5M与透镜612之间配置有第一折射部件62的情况的光路。另夕卜，焦点位置FPO、FPU FP2对应于图2所示的焦点位置FPO、FPU FP2。如图3所示，由于光由第一折射部件62折射，所以配置有第一折射部件62的情况下的焦点FPl的位置相对于未配置第一折射部件62的情况下的焦点FP2的位置在箭头Z方向上移动。S卩，从由实线L42表示的焦点位置FPO到焦点位置FPl的光路(相当于第一光路OPl)的光路长度0L12比从由虚线L41表示的焦点位置FPO到焦点位置FP2的光路(相当于第二光路0P2)的光路长度OLll长。这时的光路长度的增加量Λ t能够使用第一折射部件62的折射率η、第一折射部件62的高度方向(箭头Z方向)的厚度d(相当于厚度T62)，由下述数学式I表
/Jn ο
[0050](数学式I)
[0051]Δ t = d(l — 1/n)
[0052]通过将第一折射部件62设于拍摄基准部5M和透镜612之间，与未设有第一折射部件62的情况相比，能够增长第一光路OPl的光路长度。S卩，第一光路OPl的焦点位置FPl在高度方向(箭头Z方向)上设定在第二光路0P2的焦点位置FP2的上方。因此，能够使焦点对准在高度方向(箭头Z方向)上设定在吸附元件PAl的上方的拍摄基准部5M。由此，能够使焦点对准拍摄基准部5M和吸附元件PAl两方，能够在同一视野中同时对拍摄基准部5M和吸附元件PAl进行拍摄。
[0053]在本实施方式中，吸附元件位置检测装置6具有变更连结拍摄元件611、透镜612和拍摄基准部5M的第一光路OPl的焦点位置FPl的第一折射部件62。因此，能够变更对于配置在与吸附元件PAl不同高度的拍摄基准部5M的第一光路OPl的焦点位置FP1，能够使焦点对准拍摄基准部5M和吸附元件PAl两方。
[0054]另外，第一折射部件62设置在比连结拍摄元件611、透镜612和吸附元件PAl的第二光路0P2的焦点位置FP2低的位置上，所以将元件安装头52a向图2所示的纵向(箭头Yl方向)移动的同时对其进行拍摄时，第一折射部件62和吸附元件PAl不会发生干扰。因此，无需设置避免第一折射部件62和吸附元件PAl发生干扰的机构，能够使吸附元件位置检测装置6小型化。另外，这些情况不限于吸附元件PA1，对于其他吸附元件PA也同样。
[0055]另外，第一折射部件62设置在元件安装机I的基台8侧(箭头Zl方向侧)，所以与在元件安装头52a侧设置第一折射部件62的情况相比，能够简化元件安装头52a的结构，能够使元件安装头52a轻量化。
[0056](第二折射部件63)
[0057]吸附元件位置检测装置6能够具备第二折射部件63。第二折射部件63是变更第二光路0P2的焦点位置FP2的折射部件，能够以与第一折射部件62相同的材质形成。第二折射部件63能够设于比第二光路0P2的焦点位置FP2低的位置上且设于基台8侧(箭头Zl方向侧)。在本实施方式中，第二折射部件63载置于比第一折射部件62靠内周侧的透镜612上。如图2所示，当光从光源64照射到吸附元件PA2上时(箭头L30)，由吸附元件PA2反射的反射光透过第二折射部件63和透镜612而到达拍摄元件611。将这种情况下的第二光路0P2记作第二光路0P21，在该图中，由箭头L31?L33示意性地表示第二光路0P21。
[0058]如该图所示，吸附元件PA2在高度方向(箭头Z方向)上位于吸附元件PAl的上方。将第二折射部件63设于吸附元件PA2和透镜612之间，从而与未设置第二折射部件63的情况相比，能够增长第二光路0P2的光路长度。即，第二光路0P21的焦点位置FP21在高度方向(箭头Z方向)上设于第二光路0P2的焦点位置FP2的上方。因此，能够使焦点对准在高度方向(箭头Z方向)上位于吸附元件PAl的上方的吸附元件PA2。由此，能够使焦点对准拍摄基准部5M和吸附元件PA2两方，能够在同一视野同时对拍摄基准部5M和吸附元件PA2进行拍摄。另外，拍摄基准部5M在高度方向(箭头Z方向)上设于任一吸附元件PA的上方，所以第二折射部件63的厚度T63比第一折射部件62的厚度T62设定得薄。
[0059]另外，存在由拍摄基准部5M反射的反射光中不经由第一折射部件62而到达拍摄元件611的光、由吸附元件PA2反射的反射光中不经由第二折射部件63而到达拍摄元件611的光等，由于这些光而在拍摄图像上产生重影。因此，在本实施方式的吸附元件位置检测装置6中，以从光源64照射并由拍摄基准部5M和吸附元件PA反射的反射光中的、主要与元件安装机I的高度方向(箭头Zl方向)平行的光到达拍摄元件611的方式设定拍摄部61的光圈613。由此，能够抑制拍摄基准部5M和吸附元件PA的拍摄图像中产生重影，能够防止拍摄基准部5M和吸附元件PA的位置识别时的误识别。
[0060]在本实施方式中，吸附元件位置检测装置6具备变更第二光路0P2的焦点位置FP2的第二折射部件63，所以能够根据吸附元件PA2的高度来变更第二光路0P2的焦点位置FP2。另外，第二折射部件63由于设于比第二光路0P2的焦点位置FP2低的位置上且设于基台8侧(箭头Zl方向侧)，所以能够得到与在第一折射部件62中已述的效果相同的效果O
[0061]本实施方式的元件安装头52是在与轴线同心的圆周上以能够转动的方式保持有多个吸嘴53的回转头。回转头根据吸附元件PA的大小，而吸嘴53转动的圆周的直径不同。例如，安装大型的吸附元件PA的回转头相比于安装小型的吸附元件PA的回转头，增大了吸嘴53转动的圆周的直径，确保了吸附元件PA间的间隔。另外，回转头由于具有多个吸嘴53，所以会有吸附于吸嘴53上的吸附元件PA的元件种类不同的情况。当吸附元件PA的元件种类不同时，吸附元件PA的厚度也不同，吸附元件PA的高度方向(箭头Z方向)上的位置(高度)也不同。
[0062]如此，当元件安装头52不同时，吸嘴53转动的圆周的直径不同，吸附元件PA的高度也不同。因此，需要根据元件安装头52来设定第二光路0P2的焦点位置FP2。在本实施方式中，根据吸嘴53转动的圆周的直径不同的三个元件安装头52b?52d的吸附元件PA的高度，在高度方向(箭头Zl方向)上观察以同心圆状配置有三个第二折射部件63。
[0063]图4是表示三个第二折射部件以同心圆状配置的状态的俯视图。在该图中，将配置在最外周侧的第二折射部件63记作第二折射部件631，将配置在第二折射部件631的内周侧的第二折射部件63记作第二折射部件632，将配置在第二折射部件632的内周侧的第二折射部件63记作第二折射部件633，以区别三个第二折射部件63。另外，第一折射部件62和第二折射部件631?633载置在透镜612上，由区域VFl表示拍摄部61的视野。
[0064]元件安装头52a?52d按照吸嘴53转动的圆周的直径由大到小的顺序记作元件安装头52a、52b、52c、52d。另外，元件安装头52a、52b、52c、52d按照该顺序具有吸嘴531、532、533、534。在该图中，吸嘴531转动的圆周由圆周541表示，吸嘴532转动的圆周由圆周542表示，吸嘴533转动的圆周由圆周543表示，吸嘴534转动的圆周由圆周544表示。另外，在图2中，仅记载元件安装头52a、52d，省略元件安装头52b、52c的记载。
[0065]第二折射部件631根据元件安装头52b的吸附元件PA的高度来设定第二光路0P2的焦点位置FP2。第二折射部件632根据元件安装头52c的吸附元件PA的高度来设定第二光路0P2的焦点位置FP2。第二折射部件633根据元件安装头52d的吸附元件PA2的高度来设定第二光路0P2的焦点位置FP2。另外，如已述那样，根据元件安装头52a的吸附元件PAl的高度来设定透镜612的焦点距离，在使用元件安装头52a的情况下不需要第二折射部件63。
[0066]在本实施方式中，根据吸嘴53转动的圆周的直径不同的三个兀件安装头52b?52d的吸附元件PA的高度，以同心圆状配置有三个第二折射部件631?633。因此，能够根据各元件安装头52b?52d的吸附元件PA的高度，分别设定第二光路0P2的焦点位置FP2，不需要每次更换元件安装头52时更换第二折射部件63，能够实现作业工时的削减。
[0067](光源64)
[0068]光源64能够对拍摄基准部5M和吸附元件PA照射光。光源64例如能够使用公知的发光二极管(LED)，照射的光的波长不作限定。如图2所示，当元件安装头52到达吸附元件位置检测装置6上时，从控制装置7对拍摄部61和光源64输出拍摄开始信号。当输出拍摄开始信号时，光源64在拍摄部61的曝光时间内对拍摄基准部5M和吸附元件PA照射光。并且，拍摄部61同时对拍摄基准部5M和吸附元件PA进行拍摄。另外，元件安装头52在吸附元件位置检测装置6上不停止而向纵向(箭头Yl方向)移动的同时，拍摄部61同时对拍摄基准部5M和吸附元件PA进行拍摄。
[0069]图5是说明反射光的透过和拍摄部61的光圈613的关系的说明图。实线L51表不由拍摄基准部5M反射的反射光中经由第一折射部件62而到达拍摄元件611的光的光路。由实线L51表示的光路在拍摄基准部5M侧具有焦点P11，在拍摄元件611侧具有焦点P12。另外，虚线L51a表示由拍摄基准部5M反射的反射光中不经由第一折射部件62而到达拍摄元件611的光的光路。由虚线L51a表示的光路在拍摄基准部5M侧具有焦点Pll，在拍摄元件611侧具有焦点P12a。
[0070]实线L52表示由吸附元件PAl反射的反射光中不经由第一折射部件62而到达拍摄元件611的光的光路。由实线L52表示的光路在吸附元件PAl侧具有焦点P21，在拍摄元件611侧具有焦点P22。另外,虚线L52a表示由吸附元件PAl反射的反射光中经由第一折射部件62而到达拍摄元件611的光的光路。由虚线L52a表示的光路在吸附元件PAl侧具有焦点P21，在拍摄元件611侧具有焦点P22a。
[0071]如虚线L51a所示，存在由拍摄基准部5M反射的反射光中不经由第一折射部件62而到达拍摄元件611的光。由虚线L51a表示的光路的焦点P12a的位置与由实线L51表示的光路不同，从拍摄元件611的拍摄面偏移。因此，由虚线L51a表示的光路的反射光被引导至在拍摄元件611的拍摄面上从焦点P12偏移的位置，在拍摄图像上产生重影。另外，如虚线L52a所示，存在由吸附元件PAl反射的反射光中经由第一折射部件62而到达拍摄元件611的光。由虚线L52a表不的光路的焦点P22a的位置与由实线L52表不的光路不同，从拍摄元件611的拍摄面偏移。因此，由虚线L52a表示的光路的反射光被引导至在拍摄元件611的拍摄面上从焦点P22偏移的位置，在拍摄图像上产生重影。
[0072]在本实施方式中，拍摄部61以从光源64照射并由拍摄基准部5M和吸附元件PAl反射的反射光中的、主要与元件安装机I的高度方向(箭头Zi方向)平行的光到达拍摄元件611的方式设定光圈613。S卩，与由实线L51表不的光路不同的由虚线L51a表不的光路的反射光、与由实线L52表不的光路不同的由虚线L52a表不的光路的反射光由光圈613遮挡。因此，能够抑制拍摄基准部5M和吸附元件PAl的拍摄图像中产生重影，能够防止拍摄基准部5M和吸附元件PAl的位置识别时的误识别。另外，在该图中，为了方便说明而省略了记载，但是对于由吸附元件PA2反射的反射光中不经由第二折射部件63而到达拍摄元件611的光也能够得到相同的效果。另外，对于由拍摄基准部5M、吸附元件PAl反射的反射光中经由第二折射部件63而到达拍摄元件611的光也能够得到相同的效果。
[0073]另外，在本实施方式中，第一折射部件62和第二折射部件63设置在比对拍摄基准部5M和吸附元件PA照射光的光源64靠拍摄部61侧的位置。因此，防止从光源64照射的光被直接引导至第一折射部件62和第二折射部件63而由第一折射部件62和第二折射部件63反射。因此，防止由于这些反射光而给拍摄基准部5M和吸附元件PA的拍摄带来不良影响。
[0074](图像处理部邸)
[0075]图像处理部65对由拍摄部61拍摄的拍摄基准部5M和吸附元件PA进行图像处理，算出吸附元件PA相对于拍摄基准部5M的位置。控制装置7的存储器中预先存储有各吸附元件PA相对于拍摄基准部5M的正常的保持位置。图像处理部65使存储在存储器中的拍摄基准部5M和由拍摄部61拍摄的拍摄基准部5M —致。并且，图像处理部65对各吸附元件PA，比较存储在存储器中的正常的保持位置和由拍摄部61拍摄的保持位置，算出各吸附元件PA的位置偏差和角度偏差。基于位置偏差和角度偏差的计算结果，校正吸附元件PA的安装位置。
[0076](3)其他
[0077]本发明不仅限于上述和附图所示的实施方式，在不脱离主旨的范围内能够适当变更而进行实施。例如，在实施方式中，以同心圆状配置有三个第二折射部件63，但第二折射部件63的个数不限于三个，能够根据吸嘴53转动的圆周的直径来适当配置。
[0078]另外，第二折射部件63的形状不限于同心圆。例如也能够使圆柱状的第二折射部件63分布在相当于图4所不的吸嘴532?534的部分。另外,在实施方式中，三个第二折射部件631?633载置于透镜612上，但是也能够将与所使用的元件安装头52对应的第二折射部件63载置于一个透镜612上。并且，也可以在更换元件安装头52时，与元件安装头52 一并更换第二折射部件63。
[0079]附图标记说明
[0080]1:元件安装机
[0081]52:元件安装头
[0082]53:吸嘴5M:拍摄基准部
[0083]6:吸附元件位置检测装置
[0084]61:拍摄部611:拍摄兀件612:透镜
[0085]62:第一折射部件
[0086]63:第二折射部件
[0087]64:光源
[0088]OPl:第一光路0P2:第二光路
【权利要求】
1.一种元件安装机，具备: 元件安装头，具有吸附元件并将所述元件安装在基板上的吸嘴；及吸附元件位置检测装置，同时拍摄设于所述元件安装头上的拍摄基准部和吸附在所述吸嘴上的吸附元件，检测所述吸附元件相对于所述拍摄基准部的位置， 所述元件安装机的特征在于， 所述吸附元件位置检测装置具有: 拍摄部，设于所述元件安装机的基台侧并具有拍摄元件和透镜；及第一折射部件，变更连结所述拍摄元件、所述透镜和所述拍摄基准部的第一光路的焦点位置， 所述第一折射部件与连结所述拍摄元件、所述透镜和所述吸附元件的第二光路的焦点位置相比设于低位置且设于所述基台侧。
2.根据权利要求1所述的元件安装机，其中， 所述吸附元件位置检测装置具备变更所述第二光路的焦点位置的第二折射部件， 所述第二折射部件与所述第二光路的焦点位置相比设于低位置且设于所述基台侧。
3.根据权利要求2所述的元件安装机，其中， 所述元件安装头是将多个所述吸嘴在与轴线同心的圆周上以能够转动的方式进行保持的回转头， 根据所述圆周的直径不同的多个所述元件安装头的所述吸附元件的高度，以同心圆状配置有多个所述第二折射部件。
4.根据权利要求1?3中任一项所述的元件安装机，其中， 所述吸附元件位置检测装置具备对所述拍摄基准部和所述吸附元件照射光的光源， 所述第一折射部件与所述光源相比设于所述拍摄部侧。
5.根据权利要求1?4中任一项所述的元件安装机，其中， 所述吸附元件位置检测装置具备对所述拍摄基准部和所述吸附元件照射光的光源，所述拍摄部以从所述光源照射并由所述拍摄基准部和所述吸附元件反射的反射光中的、主要与所述元件安装机的高度方向平行的光到达所述拍摄元件的方式设定光圈。
【文档编号】H05K13/04GK104206050SQ201380018438
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年1月24日 优先权日:2012年4月12日
【发明者】山荫勇介, 吉野朋治 申请人:富士机械制造株式会社
【专利摘要】本发明提供一种元件安装机(1)，在使元件安装头(52)移动并对其进行拍摄时，防止同时对拍摄基准部(5M)和吸附元件(PA)进行拍摄的光学系统与吸附元件(PA)发生干扰，并且使元件安装头(52)轻量化。本发明的元件安装头(1)中，吸附元件位置检测装置(6)具备：设于元件安装机(1)的基台(8)侧(箭头Z1方向侧)并具有拍摄元件(611)和透镜(612)的拍摄部(61)；及变更连结拍摄元件(611)、透镜(612)及拍摄基准部(5M)的第一光路(OP1)的焦点位置(FP1)的第一折射部件(62)。第一折射部件(62)设于比连结拍摄元件(611)、透镜(612)及吸附元件(PA)的第二光路(OP2)的焦点位置(FP2)低的位置上且设于基台(8)侧(箭头Z1方向侧)。
【专利说明】元件安装机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种能够同时拍摄设于元件安装头上的拍摄基准部和由吸嘴吸附的吸附元件并检测吸附元件相对于拍摄基准部的位置的元件安装机。
【背景技术】
[0002]在元件安装机中，同时拍摄设于元件安装头上的拍摄基准部和吸附元件，根据所拍摄的图像来检测吸附元件的位置偏差、角度偏差。并且，基于位置偏差、角度偏差的检测结果来校正吸附元件的安装位置。
[0003]另外，在元件安装机中，由于缩短元件安装所需的生产节拍时间，实现了元件安装头的移动速度的高速化。当元件安装头的移动速度高速时，拍摄时的曝光时间缩短，所以需要打开相机的光圈，增大相机的受光量。但是，当打开相机部的光圈时，相机的被摄界域深度变浅，使焦点对准拍摄基准部和吸附元件两方比较困难。这在同时拍摄厚度不同的吸附元件的情况下也同样。
[0004]作为与该课题相关的发明，已知有例如专利文献I和专利文献2记载的发明。专利文献I记载的位置检测装置在比由吸管吸附的元件靠上方的安装头侧设置位置标记装置和光学成像装置，在元件的附近设置磨砂玻璃。并且，经由光学成像装置在磨砂玻璃上投影位置标记装置，对位置标记装置和元件进行拍摄。
[0005]专利文献2记载的第一发明的表面安装机在比相机的焦点位置高的位置设有基准标记和透镜，透镜能够将相机的焦点位置向上方延伸至基准标记的高度。另外，专利文献2记载的第二发明的表面安装机中，使相机的焦点对准基准标记的透镜设于相机侧，并设有在基准标记通过相机的上方时使透镜向相机的拍摄范围内移动、且在安装用元件通过相机的上方时使透镜退到相机的拍摄范围外的促动器。另外，专利文献2记载的相机中，作为拍摄元件使用CCD线性传感器，能够一维地拍摄安装用元件、基准标记。
[0006]专利文献1:日本特表2001 - 518723号公报
[0007]专利文献2:日本特开2005 - 197564号公报
[0008]但是，在专利文献I记载的发明中，光学成像装置设于安装头侧，安装头的结构复杂，安装头大型化、沉重。另外，在安装头移动时，光学成像装置、磨砂玻璃有可能与元件发生干扰。前者对于专利文献2记载的第一发明也同样。
[0009]专利文献2记载的第二发明通过促动器使透镜移动到相机的拍摄范围内或拍摄范围外，无法同时拍摄基准标记和安装用元件。另外，在专利文献2记载的第二发明中，随着具备基准标记的头单元的移动，需要驱动促动器，控制复杂。
[0010]另外，专利文献2记载的相机由于作为拍摄元件使用CCD线性传感器，所以无法进行二维拍摄。例如，在回转头中，在与轴线同心的圆周上以能够转动的方式保持有多个吸嘴，在各吸嘴上分别吸附保持安装用元件。在这种情况下，在CCD线性传感器中，无法同时拍摄基准标记和多个安装用元件。
【发明内容】
[0011]本发明是鉴于上述问题而作出的，其课题在于提供一种元件安装机，在使元件安装头移动并对其进行拍摄时，能够防止同时对拍摄基准部和吸附元件进行拍摄的光学系统与吸附元件发生干扰，并且使元件安装头轻量化。
[0012]第一方案记载的元件安装机具备:元件安装头，具有吸附元件并将该元件安装在基板上的吸嘴；及吸附元件位置检测装置，同时拍摄设于上述元件安装头上的拍摄基准部和吸附在上述吸嘴上的吸附元件，检测上述吸附元件相对于上述拍摄基准部的位置，上述元件安装机的特征在于，上述吸附元件位置检测装置具备:拍摄部，设于上述元件安装机的基台侧并具有拍摄元件和透镜；及第一折射部件，变更连结上述拍摄元件、上述透镜和上述拍摄基准部的第一光路的焦点位置，上述第一折射部件与连结上述拍摄元件、上述透镜和上述吸附元件的第二光路的焦点位置相比设于低位置且设于上述基台侧。
[0013]第二方案记载的元件安装机在第一方案记载的元件安装机的基础上，上述吸附元件位置检测装置具备变更上述第二光路的焦点位置的第二折射部件，上述第二折射部件与上述第二光路的焦点位置相比设于低位置且设于上述基台侧。
[0014]第三方案记载的元件安装机在第二方案记载的元件安装机的基础上，上述元件安装头是将多个上述吸嘴在与轴线同心的圆周上以能够转动的方式进行保持的回转头，根据上述圆周的直径不同的多个上述元件安装头的上述吸附元件的高度，以同心圆状配置有多个上述第二折射部件。
[0015]第四方案记载的元件安装机在第一至第三方案中的任一方案记载的元件安装机的基础上，上述吸附元件位置检测装置具备对上述拍摄基准部和上述吸附元件照射光的光源，上述第一折射部件与上述光源相比设于上述拍摄部侧。
[0016]第五方案记载的元件安装机在第一至第四方案中的任一方案记载的元件安装机的基础上，上述吸附元件位置检测装置具备对上述拍摄基准部和上述吸附元件照射光的光源，上述拍摄部以从上述光源照射并由上述拍摄基准部和上述吸附元件反射的反射光中的、主要与上述元件安装机的高度方向平行的光到达上述拍摄元件的方式设定光圈。
[0017]发明效果
[0018]根据第一方案记载的元件安装机，吸附元件位置检测装置具备变更连结拍摄元件、透镜和拍摄基准部的第一光路的焦点位置的第一折射部件。因此，能够变更对于配置在与吸附元件不同的高度上的拍摄基准部的第一光路的焦点位置，能够使焦点对准拍摄基准部和吸附元件两方。另外，第一折射部件由于设于比连结拍摄元件、透镜和吸附元件的第二光路的焦点位置低的位置上，所以在一边使元件安装头移动一边对其进行拍摄时，第一折射部件和吸附元件不会发生干扰。因此，不需要设置避免第一折射部件和吸附元件发生干扰的机构，能够使吸附元件位置检测装置小型化。另外，第一折射部件由于设于元件安装机的基台侧，所以与在元件安装头侧设置第一折射部件的情况相比，能够简化元件安装头的结构，能够使元件安装头轻量化。
[0019]根据第二方案记载的元件安装机，由于吸附元件位置检测装置具备变更第二光路的焦点位置的第二折射部件，所以能够根据吸附元件的高度来变更第二光路的焦点位置。另外，第二折射部件由于设于比第二光路的焦点位置低的位置上且设于基台侧，所以能够得到与在第一折射部件中已述的效果相同的效果。
[0020]根据第三方案记载的元件安装机，根据吸嘴转动的圆周的直径不同的多个元件安装头的吸附元件的高度，以同心圆状配置有多个第二折射部件。因此，能够根据各元件安装头的吸附元件的高度分别设定第二光路的焦点位置，不需要每次更换元件安装头时即更换第二折射部件，能够实现作业工时的削减。
[0021]根据第四方案记载的元件安装机，第一折射部件设于比对拍摄基准部和吸附元件照射光的光源靠拍摄部侧的位置上。因此，能够防止从光源照射的光直接被引导至第一折射部件上而由第一折射部件反射。因此，能够防止由于反射光而给拍摄基准部和吸附元件的拍摄带来不良影响。
[0022]根据第五方案记载的元件安装机，上述拍摄部以从光源照射并由拍摄基准部和吸附元件反射的反射光中的、主要与元件安装机的高度方向平行的光到达拍摄元件的方式设定光圈。因此，能够抑制拍摄基准部和吸附元件的拍摄图像中产生重影，能够防止拍摄基准部和吸附元件的位置识别时的误识别。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是表示元件安装机的一例的立体图。
[0024]图2是示意性地表示吸附元件位置检测装置的一例的结构图。
[0025]图3是说明第一折射部件的有无所引起的光路长度变化的说明图。
[0026]图4是表示三个第二折射部件以同心圆状配置的状态的俯视图。
[0027]图5是说明反射光的透过和拍摄部的光圈的关系的说明图。
【具体实施方式】
[0028]以下，基于【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。各图为概念图，并未限定至细节结构的尺寸。
[0029](I)元件安装机
[0030]图1是表示元件安装机的一例的立体图。在该图中，将基板的搬运方向称为横向(箭头X方向)，将在水平面内与横向(箭头X方向)正交的方向称为纵向(箭头Y方向)。另外，将水平面的法线方向称为高度方向(箭头Z方向)。元件安装机I具有基板搬运装置
3、元件供给装置4、元件移载装置5、吸附元件位置检测装置6及控制装置7，这些装置组装在基台8上。另外，基台8以能够相对于系统基座2向纵向(箭头Y方向)移动的方式架装。
[0031]基板搬运装置3将基板相对于安装位置搬入搬出。基板搬运装置3配置在元件安装机I的纵向(箭头Y方向)的中央附近，是并排设有第一搬运装置31和第二搬运装置32的所谓双输送机型的搬运装置。第一搬运装置31具有在基台8上与横向(箭头X方向)平行地并排设置的一对导轨和由一对导轨引导而载置并搬运基板的一对传送带。另外，在第一搬运装置31上设置有将搬运至安装位置的基板从基台8侧推起并定位的未图示的夹紧装置。第二搬运装置32具有与第一搬运装置31相同的结构。
[0032]元件供给装置4设于元件安装机I的纵向(箭头Y方向)的前部(该图的纸面左方侧)，盒式的多个供料器41能够拆装地安装在供料器保持架上。供料器41具有:供料器主体42 ;能够旋转且能够拆装地安装在供料器主体42上的供给带盘43 ;及设于供料器主体42的前端侧(偏向元件安装机I的中央)的元件供给部44。供给带盘43是供给元件的媒体，卷绕有以一定的间隔保持了预定个数的元件的未图示的载带。载带的前端被拉出至元件供给部44，对应各载带供给不同的元件。供料器41例如能够供给芯片元件等比较小型的元件。
[0033]元件移载装置5从元件供给装置4吸附元件，并将元件安装在搬入到安装位置的基板上。元件移载装置5是能够向横向(箭头X方向)和纵向(箭头Y方向)移动的所谓XY机器人型的移载装置。元件移载装置5从元件安装机I的纵向(箭头Y方向)的后部(该图的纸面右方深侧)配置到前部(该图的纸面左方近前侧)的元件供给装置4的上方。元件移载装置5具有头驱动机构51和元件安装头52。
[0034]头驱动机构51能够向横向(箭头X方向)和纵向(箭头Y方向)驱动元件安装头52。元件安装头52具有多个吸嘴53，由吸嘴53的前端部分别吸附元件，将元件安装在搬入到安装位置的基板上。另外，能够由第一搬运装置31和第二搬运装置32交替地搬入和搬出基板，由元件移载装置5交替地进行元件的安装。
[0035]在元件供给装置4和基板搬运装置3之间的基台8上设置有检测元件的保持位置的吸附元件位置检测装置6。吸附元件位置检测装置6能够检测由吸嘴53吸附的元件(以下称作吸附元件PA)的位置偏差和角度偏差。位置偏差和角度偏差的检测结果能够在校正吸附元件PA的安装位置时使用。吸附元件位置检测装置6的详细情况在后面论述。
[0036]元件安装机I能够由配置在罩前侧上部的控制装置7控制。控制装置7具有未图示的CPU和存储器，通过执行存储在存储器中的元件安装程序，能够驱动元件安装机I。即，控制装置7基于元件安装程序来驱动基板搬运装置3、元件供给装置4、元件移载装置5和吸附元件位置检测装置6，而将元件安装在基板上。
[0037]首先，头驱动机构51进行驱动，元件安装头52移动到元件供给装置4。然后，多个吸嘴53分别吸附元件。当元件吸附于全部吸嘴53上时，头驱动机构51进行驱动，元件安装头52移动。当元件安装头52到达吸附元件位置检测装置6上时，同时拍摄后述的拍摄基准部5M和吸附元件PA。之后，元件安装头52移动到定位在预定位置的基板上。这时，元件安装头52基于由吸附元件位置检测装置6检测出的位置偏差和角度偏差来校正移动位置。然后，元件安装头52将元件安装在基板上，最后返回到元件供给装置4。元件安装机I通过反复进行该一连串的动作，能够将多个元件安装在基板上。
[0038](2)吸附元件位置检测装置
[0039]吸附元件位置检测装置6同时拍摄设于元件安装头52上的拍摄基准部5M和由吸嘴53吸附的吸附元件PA，检测吸附元件PA相对于拍摄基准部5M的位置。图2是示意性地表示吸附元件位置检测装置的一例的结构图。在该图中，元件安装头52作为吸嘴53转动的圆周的直径不同的两个元件安装头52a、52d而合并记载。另外，将元件安装头52a的吸嘴53记作吸嘴531，将由吸嘴531吸附的吸附元件PA记作吸附元件PAl。同样地，将元件安装头52d的吸嘴53记作吸嘴534，将由吸嘴534吸附的吸附元件PA记作吸附元件PA2。另夕卜，在本说明书中，作为吸附元件PA，基于不确定吸附元件PA1、PA2的情况适当进行说明。
[0040]拍摄基准部5M是反射从光源64照射的光的反射部件，多个(例如4个)拍摄基准部5M在横向(箭头X方向)和纵向(箭头Y方向)上隔开预定间隔地配置。如图2所示，拍摄基准部5M设于元件安装头52a、52d的外周侧，并且在高度方向(箭头Z方向)上设于吸附元件PA1、PA2的上方。由此，元件安装头52a、52d在基板上移动时，能够防止已经安装的其他元件和拍摄基准部5M发生干扰。吸附元件位置检测装置6具备拍摄部61、第一折射部件62、第二折射部件63、光源64及图像处理部65。另外，图像处理部65也能够设于控制装置7上。
[0041](拍摄部61)
[0042]拍摄部61设于图1所示的元件安装机I的基台8侧(图2所示的箭头Zl方向侧)。拍摄部61例如能够使用公知的CCD相机或CMOS相机，拍摄部61具有拍摄元件611、透镜612和光圈613。在CXD相机的情况下，拍摄元件611是电荷耦合元件(CXD)，在CMOS相机的情况下，拍摄元件611是互补金属氧化物半导体(CMOS)。
[0043]拍摄元件611是二维图像传感器，由以平面状配置的多个受光元件构成。由此，拍摄部61具有二维视野。因此，拍摄部61能够在同一视野中捕捉拍摄基准部5M和分别吸附保持在转动的多个吸嘴531上的吸附元件PA1，能够同时拍摄拍摄基准部5M和吸附元件PAl0另外，这些情况不限于吸附元件PA1，对其他吸附元件PA也同样。
[0044]透镜612能够使用公知的聚光用透镜，将凸透镜和凹透镜进行多个组合，也能够构成光学系统。例如，透镜612也能够使用降低了球面像差的非球面透镜或减少光的色散而降低了色差的低色散透镜。另外，以透镜612的焦点与吸附元件PAl —致的方式设定了透镜612的焦点距离。另外，吸附元件PAl处于吸附元件PA中高度方向(箭头Z方向)的位置(高度)最低的位置。
[0045](第一折射部件62)
[0046]第一折射部件62是变更第一光路OPl的焦点位置FPl的折射部件，例如能够使用圆柱状的光学玻璃。第一折射部件62只要能够变更第一光路OPl的焦点距离FPl即可，除了玻璃以外，也能够使用基于塑料、萤石、非球面透镜的各种透镜等。
[0047]第一光路OPl是指连结拍摄元件611、透镜612和拍摄基准部5M的光路。如图2所示，当光从光源64照射到拍摄基准部5M时(箭头L10)，由拍摄基准部5M反射的反射光透过第一折射部件62和透镜612，到达拍摄元件611。在该图中，由箭头Lll?L13示意性地表示第一光路0P1。另外，将第一光路OPl的焦点中的拍摄基准部5M侧的焦点位置记作第一光路OPl的焦点位置FP1，将拍摄元件611侧的焦点位置记作焦点位置FP0。在吸附元件位置检测装置6中，将焦点位置FPO作为高度方向(箭头Z方向)的基准位置。
[0048]第一折射部件62设于比第二光路0P2的焦点位置FP2低的位置上且设于基台8侧(箭头Zl方向侧)。在本实施方式中，第一折射部件62载置于透镜612的外周侧。第二光路0P2是指连结拍摄元件611、透镜612和吸附元件PAl的光路。如该图所示，当光从光源64照射到吸附元件PAl时(箭头L20)，由吸附元件PAl反射的反射光透过透镜612而到达拍摄元件611。在该图中，由箭头L21?L22示意性地表示第二光路0P2。另外，将第二光路0P2的焦点中的吸附元件PAl侧的焦点位置记作第二光路0P2的焦点位置FP2。另夕卜，拍摄元件611侧的焦点位置与焦点位置FPO相同。
[0049]图3是说明第一折射部件62的有无所引起的光路长度0L11、0L12的变化的说明图。虚线L41表不在拍摄基准部5M与透镜612之间未配置第一折射部件62的情况的光路，实线L42表示在拍摄基准部5M与透镜612之间配置有第一折射部件62的情况的光路。另夕卜，焦点位置FPO、FPU FP2对应于图2所示的焦点位置FPO、FPU FP2。如图3所示，由于光由第一折射部件62折射，所以配置有第一折射部件62的情况下的焦点FPl的位置相对于未配置第一折射部件62的情况下的焦点FP2的位置在箭头Z方向上移动。S卩，从由实线L42表示的焦点位置FPO到焦点位置FPl的光路(相当于第一光路OPl)的光路长度0L12比从由虚线L41表示的焦点位置FPO到焦点位置FP2的光路(相当于第二光路0P2)的光路长度OLll长。这时的光路长度的增加量Λ t能够使用第一折射部件62的折射率η、第一折射部件62的高度方向(箭头Z方向)的厚度d(相当于厚度T62)，由下述数学式I表
/Jn ο
[0050](数学式I)
[0051]Δ t = d(l — 1/n)
[0052]通过将第一折射部件62设于拍摄基准部5M和透镜612之间，与未设有第一折射部件62的情况相比，能够增长第一光路OPl的光路长度。S卩，第一光路OPl的焦点位置FPl在高度方向(箭头Z方向)上设定在第二光路0P2的焦点位置FP2的上方。因此，能够使焦点对准在高度方向(箭头Z方向)上设定在吸附元件PAl的上方的拍摄基准部5M。由此，能够使焦点对准拍摄基准部5M和吸附元件PAl两方，能够在同一视野中同时对拍摄基准部5M和吸附元件PAl进行拍摄。
[0053]在本实施方式中，吸附元件位置检测装置6具有变更连结拍摄元件611、透镜612和拍摄基准部5M的第一光路OPl的焦点位置FPl的第一折射部件62。因此，能够变更对于配置在与吸附元件PAl不同高度的拍摄基准部5M的第一光路OPl的焦点位置FP1，能够使焦点对准拍摄基准部5M和吸附元件PAl两方。
[0054]另外，第一折射部件62设置在比连结拍摄元件611、透镜612和吸附元件PAl的第二光路0P2的焦点位置FP2低的位置上，所以将元件安装头52a向图2所示的纵向(箭头Yl方向)移动的同时对其进行拍摄时，第一折射部件62和吸附元件PAl不会发生干扰。因此，无需设置避免第一折射部件62和吸附元件PAl发生干扰的机构，能够使吸附元件位置检测装置6小型化。另外，这些情况不限于吸附元件PA1，对于其他吸附元件PA也同样。
[0055]另外，第一折射部件62设置在元件安装机I的基台8侧(箭头Zl方向侧)，所以与在元件安装头52a侧设置第一折射部件62的情况相比，能够简化元件安装头52a的结构，能够使元件安装头52a轻量化。
[0056](第二折射部件63)
[0057]吸附元件位置检测装置6能够具备第二折射部件63。第二折射部件63是变更第二光路0P2的焦点位置FP2的折射部件，能够以与第一折射部件62相同的材质形成。第二折射部件63能够设于比第二光路0P2的焦点位置FP2低的位置上且设于基台8侧(箭头Zl方向侧)。在本实施方式中，第二折射部件63载置于比第一折射部件62靠内周侧的透镜612上。如图2所示，当光从光源64照射到吸附元件PA2上时(箭头L30)，由吸附元件PA2反射的反射光透过第二折射部件63和透镜612而到达拍摄元件611。将这种情况下的第二光路0P2记作第二光路0P21，在该图中，由箭头L31?L33示意性地表示第二光路0P21。
[0058]如该图所示，吸附元件PA2在高度方向(箭头Z方向)上位于吸附元件PAl的上方。将第二折射部件63设于吸附元件PA2和透镜612之间，从而与未设置第二折射部件63的情况相比，能够增长第二光路0P2的光路长度。即，第二光路0P21的焦点位置FP21在高度方向(箭头Z方向)上设于第二光路0P2的焦点位置FP2的上方。因此，能够使焦点对准在高度方向(箭头Z方向)上位于吸附元件PAl的上方的吸附元件PA2。由此，能够使焦点对准拍摄基准部5M和吸附元件PA2两方，能够在同一视野同时对拍摄基准部5M和吸附元件PA2进行拍摄。另外，拍摄基准部5M在高度方向(箭头Z方向)上设于任一吸附元件PA的上方，所以第二折射部件63的厚度T63比第一折射部件62的厚度T62设定得薄。
[0059]另外，存在由拍摄基准部5M反射的反射光中不经由第一折射部件62而到达拍摄元件611的光、由吸附元件PA2反射的反射光中不经由第二折射部件63而到达拍摄元件611的光等，由于这些光而在拍摄图像上产生重影。因此，在本实施方式的吸附元件位置检测装置6中，以从光源64照射并由拍摄基准部5M和吸附元件PA反射的反射光中的、主要与元件安装机I的高度方向(箭头Zl方向)平行的光到达拍摄元件611的方式设定拍摄部61的光圈613。由此，能够抑制拍摄基准部5M和吸附元件PA的拍摄图像中产生重影，能够防止拍摄基准部5M和吸附元件PA的位置识别时的误识别。
[0060]在本实施方式中，吸附元件位置检测装置6具备变更第二光路0P2的焦点位置FP2的第二折射部件63，所以能够根据吸附元件PA2的高度来变更第二光路0P2的焦点位置FP2。另外，第二折射部件63由于设于比第二光路0P2的焦点位置FP2低的位置上且设于基台8侧(箭头Zl方向侧)，所以能够得到与在第一折射部件62中已述的效果相同的效果O
[0061]本实施方式的元件安装头52是在与轴线同心的圆周上以能够转动的方式保持有多个吸嘴53的回转头。回转头根据吸附元件PA的大小，而吸嘴53转动的圆周的直径不同。例如，安装大型的吸附元件PA的回转头相比于安装小型的吸附元件PA的回转头，增大了吸嘴53转动的圆周的直径，确保了吸附元件PA间的间隔。另外，回转头由于具有多个吸嘴53，所以会有吸附于吸嘴53上的吸附元件PA的元件种类不同的情况。当吸附元件PA的元件种类不同时，吸附元件PA的厚度也不同，吸附元件PA的高度方向(箭头Z方向)上的位置(高度)也不同。
[0062]如此，当元件安装头52不同时，吸嘴53转动的圆周的直径不同，吸附元件PA的高度也不同。因此，需要根据元件安装头52来设定第二光路0P2的焦点位置FP2。在本实施方式中，根据吸嘴53转动的圆周的直径不同的三个元件安装头52b?52d的吸附元件PA的高度，在高度方向(箭头Zl方向)上观察以同心圆状配置有三个第二折射部件63。
[0063]图4是表示三个第二折射部件以同心圆状配置的状态的俯视图。在该图中，将配置在最外周侧的第二折射部件63记作第二折射部件631，将配置在第二折射部件631的内周侧的第二折射部件63记作第二折射部件632，将配置在第二折射部件632的内周侧的第二折射部件63记作第二折射部件633，以区别三个第二折射部件63。另外，第一折射部件62和第二折射部件631?633载置在透镜612上，由区域VFl表示拍摄部61的视野。
[0064]元件安装头52a?52d按照吸嘴53转动的圆周的直径由大到小的顺序记作元件安装头52a、52b、52c、52d。另外，元件安装头52a、52b、52c、52d按照该顺序具有吸嘴531、532、533、534。在该图中，吸嘴531转动的圆周由圆周541表示，吸嘴532转动的圆周由圆周542表示，吸嘴533转动的圆周由圆周543表示，吸嘴534转动的圆周由圆周544表示。另外，在图2中，仅记载元件安装头52a、52d，省略元件安装头52b、52c的记载。
[0065]第二折射部件631根据元件安装头52b的吸附元件PA的高度来设定第二光路0P2的焦点位置FP2。第二折射部件632根据元件安装头52c的吸附元件PA的高度来设定第二光路0P2的焦点位置FP2。第二折射部件633根据元件安装头52d的吸附元件PA2的高度来设定第二光路0P2的焦点位置FP2。另外，如已述那样，根据元件安装头52a的吸附元件PAl的高度来设定透镜612的焦点距离，在使用元件安装头52a的情况下不需要第二折射部件63。
[0066]在本实施方式中，根据吸嘴53转动的圆周的直径不同的三个兀件安装头52b?52d的吸附元件PA的高度，以同心圆状配置有三个第二折射部件631?633。因此，能够根据各元件安装头52b?52d的吸附元件PA的高度，分别设定第二光路0P2的焦点位置FP2，不需要每次更换元件安装头52时更换第二折射部件63，能够实现作业工时的削减。
[0067](光源64)
[0068]光源64能够对拍摄基准部5M和吸附元件PA照射光。光源64例如能够使用公知的发光二极管(LED)，照射的光的波长不作限定。如图2所示，当元件安装头52到达吸附元件位置检测装置6上时，从控制装置7对拍摄部61和光源64输出拍摄开始信号。当输出拍摄开始信号时，光源64在拍摄部61的曝光时间内对拍摄基准部5M和吸附元件PA照射光。并且，拍摄部61同时对拍摄基准部5M和吸附元件PA进行拍摄。另外，元件安装头52在吸附元件位置检测装置6上不停止而向纵向(箭头Yl方向)移动的同时，拍摄部61同时对拍摄基准部5M和吸附元件PA进行拍摄。
[0069]图5是说明反射光的透过和拍摄部61的光圈613的关系的说明图。实线L51表不由拍摄基准部5M反射的反射光中经由第一折射部件62而到达拍摄元件611的光的光路。由实线L51表示的光路在拍摄基准部5M侧具有焦点P11，在拍摄元件611侧具有焦点P12。另外，虚线L51a表示由拍摄基准部5M反射的反射光中不经由第一折射部件62而到达拍摄元件611的光的光路。由虚线L51a表示的光路在拍摄基准部5M侧具有焦点Pll，在拍摄元件611侧具有焦点P12a。
[0070]实线L52表示由吸附元件PAl反射的反射光中不经由第一折射部件62而到达拍摄元件611的光的光路。由实线L52表示的光路在吸附元件PAl侧具有焦点P21，在拍摄元件611侧具有焦点P22。另外,虚线L52a表示由吸附元件PAl反射的反射光中经由第一折射部件62而到达拍摄元件611的光的光路。由虚线L52a表示的光路在吸附元件PAl侧具有焦点P21，在拍摄元件611侧具有焦点P22a。
[0071]如虚线L51a所示，存在由拍摄基准部5M反射的反射光中不经由第一折射部件62而到达拍摄元件611的光。由虚线L51a表示的光路的焦点P12a的位置与由实线L51表示的光路不同，从拍摄元件611的拍摄面偏移。因此，由虚线L51a表示的光路的反射光被引导至在拍摄元件611的拍摄面上从焦点P12偏移的位置，在拍摄图像上产生重影。另外，如虚线L52a所示，存在由吸附元件PAl反射的反射光中经由第一折射部件62而到达拍摄元件611的光。由虚线L52a表不的光路的焦点P22a的位置与由实线L52表不的光路不同，从拍摄元件611的拍摄面偏移。因此，由虚线L52a表示的光路的反射光被引导至在拍摄元件611的拍摄面上从焦点P22偏移的位置，在拍摄图像上产生重影。
[0072]在本实施方式中，拍摄部61以从光源64照射并由拍摄基准部5M和吸附元件PAl反射的反射光中的、主要与元件安装机I的高度方向(箭头Zi方向)平行的光到达拍摄元件611的方式设定光圈613。S卩，与由实线L51表不的光路不同的由虚线L51a表不的光路的反射光、与由实线L52表不的光路不同的由虚线L52a表不的光路的反射光由光圈613遮挡。因此，能够抑制拍摄基准部5M和吸附元件PAl的拍摄图像中产生重影，能够防止拍摄基准部5M和吸附元件PAl的位置识别时的误识别。另外，在该图中，为了方便说明而省略了记载，但是对于由吸附元件PA2反射的反射光中不经由第二折射部件63而到达拍摄元件611的光也能够得到相同的效果。另外，对于由拍摄基准部5M、吸附元件PAl反射的反射光中经由第二折射部件63而到达拍摄元件611的光也能够得到相同的效果。
[0073]另外，在本实施方式中，第一折射部件62和第二折射部件63设置在比对拍摄基准部5M和吸附元件PA照射光的光源64靠拍摄部61侧的位置。因此，防止从光源64照射的光被直接引导至第一折射部件62和第二折射部件63而由第一折射部件62和第二折射部件63反射。因此，防止由于这些反射光而给拍摄基准部5M和吸附元件PA的拍摄带来不良影响。
[0074](图像处理部邸)
[0075]图像处理部65对由拍摄部61拍摄的拍摄基准部5M和吸附元件PA进行图像处理，算出吸附元件PA相对于拍摄基准部5M的位置。控制装置7的存储器中预先存储有各吸附元件PA相对于拍摄基准部5M的正常的保持位置。图像处理部65使存储在存储器中的拍摄基准部5M和由拍摄部61拍摄的拍摄基准部5M —致。并且，图像处理部65对各吸附元件PA，比较存储在存储器中的正常的保持位置和由拍摄部61拍摄的保持位置，算出各吸附元件PA的位置偏差和角度偏差。基于位置偏差和角度偏差的计算结果，校正吸附元件PA的安装位置。
[0076](3)其他
[0077]本发明不仅限于上述和附图所示的实施方式，在不脱离主旨的范围内能够适当变更而进行实施。例如，在实施方式中，以同心圆状配置有三个第二折射部件63，但第二折射部件63的个数不限于三个，能够根据吸嘴53转动的圆周的直径来适当配置。
[0078]另外，第二折射部件63的形状不限于同心圆。例如也能够使圆柱状的第二折射部件63分布在相当于图4所不的吸嘴532?534的部分。另外,在实施方式中，三个第二折射部件631?633载置于透镜612上，但是也能够将与所使用的元件安装头52对应的第二折射部件63载置于一个透镜612上。并且，也可以在更换元件安装头52时，与元件安装头52 一并更换第二折射部件63。
[0079]附图标记说明
[0080]1:元件安装机
[0081]52:元件安装头
[0082]53:吸嘴5M:拍摄基准部
[0083]6:吸附元件位置检测装置
[0084]61:拍摄部611:拍摄兀件612:透镜
[0085]62:第一折射部件
[0086]63:第二折射部件
[0087]64:光源
[0088]OPl:第一光路0P2:第二光路
【权利要求】
1.一种元件安装机，具备: 元件安装头，具有吸附元件并将所述元件安装在基板上的吸嘴；及吸附元件位置检测装置，同时拍摄设于所述元件安装头上的拍摄基准部和吸附在所述吸嘴上的吸附元件，检测所述吸附元件相对于所述拍摄基准部的位置， 所述元件安装机的特征在于， 所述吸附元件位置检测装置具有: 拍摄部，设于所述元件安装机的基台侧并具有拍摄元件和透镜；及第一折射部件，变更连结所述拍摄元件、所述透镜和所述拍摄基准部的第一光路的焦点位置， 所述第一折射部件与连结所述拍摄元件、所述透镜和所述吸附元件的第二光路的焦点位置相比设于低位置且设于所述基台侧。
2.根据权利要求1所述的元件安装机，其中， 所述吸附元件位置检测装置具备变更所述第二光路的焦点位置的第二折射部件， 所述第二折射部件与所述第二光路的焦点位置相比设于低位置且设于所述基台侧。
3.根据权利要求2所述的元件安装机，其中， 所述元件安装头是将多个所述吸嘴在与轴线同心的圆周上以能够转动的方式进行保持的回转头， 根据所述圆周的直径不同的多个所述元件安装头的所述吸附元件的高度，以同心圆状配置有多个所述第二折射部件。
4.根据权利要求1?3中任一项所述的元件安装机，其中， 所述吸附元件位置检测装置具备对所述拍摄基准部和所述吸附元件照射光的光源， 所述第一折射部件与所述光源相比设于所述拍摄部侧。
5.根据权利要求1?4中任一项所述的元件安装机，其中， 所述吸附元件位置检测装置具备对所述拍摄基准部和所述吸附元件照射光的光源，所述拍摄部以从所述光源照射并由所述拍摄基准部和所述吸附元件反射的反射光中的、主要与所述元件安装机的高度方向平行的光到达所述拍摄元件的方式设定光圈。
【文档编号】H05K13/04GK104206050SQ201380018438
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年1月24日 优先权日:2012年4月12日
【发明者】山荫勇介, 吉野朋治 申请人:富士机械制造株式会社
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